Загальність
Нейромедіатори-це ендогенні хімічні месенджери, які клітини нервової системи (так звані нейрони) використовують для спілкування між собою або для стимуляції м’язових або залозистих клітин.
Хімічні синапси - це місця функціонального контакту між двома нейронами або між нейроном та іншим родом клітини.
Існують різні класи нейромедіаторів: клас амінокислот, клас моноамінів, клас пептидів, клас "слідових" амінів, клас пуринів, клас газів тощо.
Найвідоміші нейромедіатори включають: дофамін, ацетилхолін, глутамат, ГАМК та серотонін.
Що таке нейромедіатори?
Нейромедіатори - це хімічні речовини, які нейрони - клітини нервової системи - використовують для спілкування між собою, для впливу на м’язові клітини або для стимулювання реакції клітин залози.
Іншими словами, нейромедіатори - це ендогенні хімічні месенджери, які забезпечують міжнейронну комунікацію (тобто між нейронами) та зв'язок між нейронами та рештою тіла.
Нервова система людини використовує нейромедіатори для регулювання або спрямування життєво важливих механізмів, таких як серцебиття, дихання в легенях або травлення.
Крім того, нічний сон, концентрація, настрій тощо залежать від нейромедіаторів.
НЕЙРОТРАНСМІТРИ ТА ХІМІЧНІ СИНАПСИ
Відповідно до більш спеціалізованого визначення, нейромедіатори є носіями інформації вздовж системи так званих хімічних синапсів.
У нейробіології термін синапс (або синаптичний перехід) вказує на місця функціонального контакту між двома нейронами або між нейроном та іншим родом клітини (наприклад, м’язовою клітиною або залозистою клітиною).
Функція синапсу - передавати інформацію між задіяними клітинами, виробляти певну реакцію (наприклад, скорочення м’яза).
Нервова система людини складається з двох типів синапсів:
- Електричні синапси, в яких передача інформації залежить від потоку електричних струмів через дві задіяні клітини, напр
- Вищезгадані хімічні синапси, в яких передача інформації залежить від потоку нейромедіаторів через дві уражені клітини.
Класичний хімічний синапс складається з трьох фундаментальних компонентів, розміщених послідовно:
- Передсинаптичний термінал нейрона, з якого надходить нервова інформація. Нейрон, про який йдеться, також називають пресинаптичним нейроном;
- Синаптичний простір, тобто простір поділу між двома клітинами -протагоністами синапсу. Він знаходиться поза клітинними мембранами і має "зону розширення, що дорівнює приблизно 20-40 нанометрів;
- Постсинаптична мембрана нейрона, м’язової клітини або залозистої клітини, до якої повинна надходити нервова інформація. Незалежно від того, чи це нейрон, м’язова клітина або залозиста клітина, клітинна одиниця, до якої належить постсинаптична мембрана, називається постсинаптичним елементом.
Хімічний синапс, який з'єднує нейрон з м'язовою клітиною, також відомий як нервово -м'язовий вузол або кінцева пластина.
Відкриття нейротрансмітерів
Малюнок: хімічний синапс
До початку ХХ століття вчені вважали, що комунікація між нейронами та між нейронами та іншими клітинами відбувається виключно за допомогою електричних синапсів.
Ідея, що може існувати інший спосіб спілкування, виникла, коли деякі дослідники відкрили так званий синаптичний простір.
Німецький фармаколог Отто Леві висунув гіпотезу, що синаптичний простір може використовуватися нейронами для вивільнення там хімічних месенджерів. Це був 1921 рік.
Завдяки своїм експериментам з нервової регуляції серцевої діяльності, Леві став головним героєм відкриття першого відомого нейромедіатора: ацетилхоліну.
Сайт
У пресинаптичних нейронах нейротрансмітери знаходяться всередині невеликих внутрішньоклітинних бульбашок.
Ці міжклітинні везикули порівнянні з мішечками, відмежованими двошаром фосфоліпідів, подібним у кількох аспектах до фосфоліпідного двошару плазматичної мембрани загальної здорової еукаріотичної клітини.
Поки вони залишаються всередині внутрішньоклітинних везикул, нейромедіатори, так би мовити, інертні і не виробляють реакції.
Механізм дії
ПриміщенняДля розуміння механізму дії нейромедіаторів добре мати на увазі хімічні синапси та їх склад, описані раніше.
Нейромедіатори залишаються замкнутими всередині внутрішньоклітинних везикул, поки не надійде сигнал нервового походження, здатний стимулювати вивільнення везикул з нейрона -контейнера.
Вивільнення везикул відбувається біля пресинаптичного терміналу нейрона-контейнера і передбачає вивільнення нейромедіаторів у синаптичний простір.
У синаптичному просторі нейромедіатори можуть вільно взаємодіяти з постсинаптичною мембраною нервової клітини, м’язової або залозистої, розташованої в безпосередній близькості і складаючи частину хімічного синапсу.
Взаємодія між нейромедіаторами та постсинаптичною мембраною можлива завдяки наявності на останніх певних білків, які належним чином називаються мембранними рецепторами.
Контакт між нейромедіаторами та мембранними рецепторами перетворює початковий нервовий сигнал (той, що стимулював вивільнення внутрішньоклітинних везикул) у дуже специфічну клітинну відповідь. Наприклад, клітинна відповідь, що виникає при взаємодії між нейромедіаторами та постсинаптичною мембраною м’язової клітини, може полягати у скороченні м’язової тканини, до якої належить вищезгадана клітина.
На завершення цієї схематичної картини того, як працюють нейротрансмітери, важливо повідомити наступний останній аспект: конкретна клітинна відповідь, згадана вище, "дійсно залежить від типу нейромедіатора та типу рецепторів, присутніх на постсинаптичній мембрані.
ЯКИЙ ПОТЕНЦІАЛ ДІЇ?
У нейробіології нервовий сигнал, що стимулює вивільнення внутрішньоклітинних бульбашок, називається потенціалом дії.
За визначенням, потенціал дії - це явище, яке має місце в загальному нейроні і яке передбачає швидку зміну електричного заряду між внутрішньою та зовнішньою стороною клітинної мембрани задіяного нейрона.
З огляду на це, не варто дивуватися, коли, говорячи про нервові сигнали, експерти порівнюють їх з електричними імпульсами: нервовий сигнал - це подія електричного типу у всіх відношеннях.
ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛІТИННОГО ВІДПОВІДІ
Відповідно до мови нейробіологів, клітинна відповідь, індукована нейромедіаторами, на рівні постсинаптичної мембрани може бути збуджуючою або гальмівною.
Збудлива реакція-це реакція, покликана сприяти створенню нервового імпульсу в постсинаптичному елементі.
Інгібуюча реакція, з іншого боку, є реакцією, призначеною для пригнічення створення нервового імпульсу в постсинаптичному елементі.
Класифікація
Існує багато відомих нейромедіаторів людини, і їх список обов’язково зростатиме, оскільки нейробіологи регулярно відкривають нові.
Велика кількість визнаних нейромедіаторів зробила необхідним класифікувати ці хімічні молекули, щоб спростити їх консультації.
Існують різні критерії класифікації; найпоширенішою є та, що відрізняє нейромедіатори на основі класу молекул, до яких вони належать.
Основними класами молекул, до яких належать нейромедіатори людини, є:
- Клас амінокислот або похідних амінокислот. Цей клас включає: глутамат (або глутамінову кислоту), аспартат (або аспарагінову кислоту), гамма-аміномасляну кислоту (більш відому як ГАМК) та гліцин.
- Клас пептидів. До цього класу належать: соматостатин, опіоїди, речовина Р, деякі секретини (секретин, глюкагон тощо), деякі тахікініни (нейрокінін А, нейрокінін В тощо), деякі гастрини, галанін, нейротензин та так звані стенограми, регульовані кокаїном та амфетамін.
- Клас моноамінів. До цього класу належать: дофамін, норадреналін, адреналін, гістамін, серотонін та мелатонін.
- Клас так званих "слідових амінів". До цього класу входять: тирамін, трийодтироламін, 2-фенілетиламін (або 2-фенілетиламін), октопамін та триптамін (або триптамін).
- Клас пуринів. До цього класу належать: аденозин трифосфат та аденозин.
- Газовий клас. Цей клас включає: оксид азоту (NO), окис вуглецю (CO) та сірководень (H2S).
- Інший. Усі ті нейромедіатори, які не можуть бути включені до жодного з попередніх класів, такі як вищезгаданий ацетилхолін або анандамід, підпадають під заголовок "інше".
Найвідоміші приклади
Деякі нейромедіатори, безумовно, більш відомі, ніж інші, як тому, що вони були відомі та вивчені довше, так і тому, що вони виконують функції, що мають значний біологічний інтерес.
Серед найвідоміших нейромедіаторів варто згадати:
- Глутамат. Це основний збуджуючий нейромедіатор центральної нервової системи: згідно з твердженнями нейробіологів, більше 90% так званих збудливих синапсів використовують його.
Поряд із збуджуючою функцією, глутамат також бере участь у процесах навчання (навчання розуміється як процес зберігання даних у мозку) та пам’яті.
Згідно з деякими науковими дослідженнями, він міг би бути причетним до таких захворювань, як: хвороба Альцгеймера, хвороба Хантінгтона, бічний аміотрофічний склероз (більш відомий як БАС) та хвороба Паркінсона. - ГАМК. Це основний гальмівний нейромедіатор центральної нервової системи: згідно з останніми біологічними дослідженнями, близько 90% так званих гальмівних синапсів використовували б його.
Завдяки своїм інгібуючим властивостям ГАМК є однією з основних мішеней седативних та транквілізуючих препаратів. - Ацетилхолін - це нейромедіатор з збуджуючою функцією на м’язи: у нервово -м’язових з’єднаннях фактично його наявність приводить у рух ті механізми, які скорочують клітини залучених м’язових тканин.
Окрім дії на м’язовий рівень, ацетилхолін також впливає на функціонування органів, що контролюються так званою вегетативною нервовою системою. Його вплив на вегетативну нервову систему може бути як збудливим, так і гальмуючим. - Дофамін. Належить до сімейства катехоламінів, це нейромедіатор, який виконує численні функції, як на рівні центральної нервової системи, так і на рівні периферичної нервової системи.
На рівні центральної нервової системи дофамін бере участь у: контролі рухів, секреції гормону пролактину, контролі моторики, механізмів винагороди та задоволення, контролю навиків уваги, механізму сну, контролю поведінки , контроль певних когнітивних функцій, контроль настрою і, нарешті, механізми, що лежать в основі навчання.
На рівні периферичної нервової системи, з іншого боку, він діє як: вазодилататор, стимулятор виведення натрію, фактор, що сприяє перистальтиці кишечника, фактор, що знижує активність лімфоцитів і, нарешті, фактор, що знижує секрецію інсуліну. - Серотонін. Це нейромедіатор, присутній переважно в кишечнику і, хоча в меншій мірі, ніж у клітинах кишечника, у нейронах центральної нервової системи.
Враховуючи інгібуючу дію, серотонін регулює апетит, сон, пам’ять та процеси навчання, температуру тіла, настрій, деякі аспекти поведінки, скорочення м’язів, деякі функції серцево -судинної системи та деякі функції ендокринної системи.
З точки зору патології, здається, це відіграє певну роль у розвитку депресії та супутніх захворювань. Цим пояснюється існування на ринку так званих селективних інгібіторів зворотного захоплення серотоніну, антидепресантів, що використовуються для лікування більш-менш важких форм депресії. - Гістамін - це нейромедіатор з переважним місцем розташування в центральній нервовій системі, точно на рівні гіпоталамуса та тучних клітин, присутніх у головному та спинному мозку.
- Норадреналін та адреналін. Норадреналін концентрується перш за все в центральній нервовій системі і має завдання мобілізувати мозок і тіло для дії (тому він має збуджуючий ефект). Наприклад, у мозку він сприяє збудженню, пильності, концентрації та процесам пам’яті; в решті частин тіла він збільшує частоту серцевих скорочень та кров’яний тиск, стимулює вивільнення глюкози з місць зберігання, збільшує приплив крові до скелетних м’язів , зменшує приплив крові до шлунково -кишкової системи та сприяє спорожненню сечового міхура та кишечника.
Адреналін значною мірою присутній у клітинах надниркових залоз і в невеликій кількості - у центральній нервовій системі.
Цей нейромедіатор має збуджуючу дію і бере участь у таких процесах, як: збільшення крові до скелетних м’язів, збільшення частоти серцевих скорочень і розширення зіниць.
І норадреналін, і адреналін є нейромедіаторами, отриманими з тирозину.
